4D打印:智能制造時(shí)代的工業(yè)、商業(yè)與社會(huì)變革
定 價(jià):35 元
- 作者:水木然 慕千里
- 出版時(shí)間:2016/3/15
- ISBN:9787111529446
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TS853-49
- 頁(yè)碼:216
- 紙張:輕型紙
- 版次:1
- 開本:32開
4D打印是增材制造技術(shù)的最新進(jìn)展,在3D打印的基礎(chǔ)上增加了時(shí)間維度。借助4D打印技術(shù),產(chǎn)品可在特定情境下隨特定外界刺激實(shí)現(xiàn)自動(dòng)形變、自動(dòng)修復(fù)、自動(dòng)組裝。本書介紹了4D打印技術(shù)的最新進(jìn)展和應(yīng)用前景,并從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā),結(jié)合歷史、現(xiàn)實(shí)與未來(lái),對(duì)智能制造時(shí)代的工業(yè)、商業(yè)與社會(huì)變革進(jìn)行了展望,對(duì)以4D打印為最前沿的技術(shù)革新給未來(lái)工作與生活、產(chǎn)業(yè)與商業(yè)帶來(lái)的深遠(yuǎn)影響進(jìn)行了詳細(xì)分析。
增材制造是各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的高端制造技術(shù),以增材制造技術(shù)為代表的智能制造突出體現(xiàn)為《中國(guó)制造2025》確立的十大重點(diǎn)領(lǐng)域之一。在新工業(yè)革命大潮洶涌來(lái)襲的當(dāng)下,能否因時(shí)而變,借勢(shì)而起,以增材制造等智能制造技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)整個(gè)制造業(yè)乃至整體國(guó)民經(jīng)濟(jì)的提振,將是我國(guó)在新形勢(shì)下經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要決定因素。作為增材制造領(lǐng)域的尖端技術(shù),4D打印融合了材料、裝備、模式與應(yīng)用等環(huán)節(jié)的前沿成果,以制造“自為”的產(chǎn)品為主要特征,給產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì),乃至整個(gè)社會(huì)帶來(lái)了前所未有的可能性。本書全面介紹可4D打印相關(guān)技術(shù)與影響,綜合分析了“新造物時(shí)代”工業(yè)、商業(yè)與社會(huì)的發(fā)展方向,科技感、時(shí)代感、通俗性并存,是廣大讀者不容錯(cuò)過(guò)的前瞻之作。
水木然,原鳳凰網(wǎng)專欄作者,曾出版《工業(yè)4.0大革命》;ヂ(lián)網(wǎng)從業(yè)八年,喜歡歷史、經(jīng)濟(jì)和互聯(lián)網(wǎng)。研究時(shí)代變革,致力于引導(dǎo)時(shí)代洪流下的青年成長(zhǎng),普及正能量和新思想。
慕千里,東北師范大學(xué)企業(yè)管理碩士。鐘愛(ài)歷史、科技等,目前就職于某世界500強(qiáng)企業(yè),負(fù)責(zé)新技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)的研究和拓展,經(jīng)常為起步階段互聯(lián)網(wǎng)公司提供咨詢服務(wù)。
目 錄
前言
第1部分 4D時(shí)代
第1章 讓大家成為“上帝”
第2章 2D打印:中國(guó)奉獻(xiàn)世界的印刷術(shù)
第3章 3D打。簭膭(chuàng)造“集中”到創(chuàng)造“發(fā)散”
第4章 4D打。3D打印的沿襲和升華
第2部分 4D打印,第四次工業(yè)革命的標(biāo)志
第5章 第一次工業(yè)革命,“規(guī)模制造”與歐洲興起
第6章 第二次工業(yè)革命,“科學(xué)制造”與世界大戰(zhàn)
第7章 第三次工業(yè)革命,“網(wǎng)絡(luò)制造”進(jìn)入人類視野
第8章 第四次工業(yè)革命,“智能制造”時(shí)代即將到來(lái)
第3部分 4D打印, 幫助傳統(tǒng)企業(yè)實(shí)現(xiàn) “互聯(lián)網(wǎng)+” 戰(zhàn)略
第9章 4D打印,加快“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略實(shí)現(xiàn)
第10章 4D打印,如何協(xié)助傳統(tǒng)企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)化
第11章 定制模式,電子商務(wù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)
第12章 大數(shù)據(jù)信息化,4D打印商業(yè)模式的基礎(chǔ)
第13章 分布式制造,徹底打通互聯(lián)網(wǎng)和制造業(yè)
第14章 4D打印,“云計(jì)算”的一個(gè)成功案例
第4部分 4D打印,推動(dòng)生活大變革
第15章 4D打印時(shí)代,“山寨”貨還存在嗎
第16章 4D打印時(shí)代,網(wǎng)購(gòu)尚能飯否
第17章 4D打印,中國(guó)新一輪造富運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)
第5部分 4D打印時(shí)代,中華民族偉大復(fù)興
第18章 國(guó)際政治經(jīng)濟(jì)格局新變動(dòng)
第19章 4D打印技術(shù),改變世界格局的源動(dòng)力
第20章 中國(guó)應(yīng)借助3D、 4D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)民族全面復(fù)興
第6部分 4D打印,我們應(yīng)該做好哪些準(zhǔn)備?
第21章 國(guó)家應(yīng)為4D打印保駕護(hù)航
第22章 4D打印,從“中國(guó)智造”到“中國(guó)創(chuàng)造”
參考文獻(xiàn)
4D打。3D打印的沿襲和升華
就像當(dāng)前所有的制造過(guò)程一樣,3D打印是造物呈現(xiàn)的終結(jié);而4D打印則是造物呈現(xiàn)的開始,就像人類的誕生一樣,3D打印的物體是“死”的,而4D打印的物體卻是“活”的。
一、4D打印是3D打印的沿襲
3D打印和4D打印都是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的導(dǎo)引下,經(jīng)過(guò)逐層堆積生成零部件的制造工藝。4D打印基本沿襲了3D打印的工藝原理,只是在所采用的材料上進(jìn)行了創(chuàng)新,從而由過(guò)去的三維擴(kuò)展為四維。4D打印在3D打印的基礎(chǔ)上增加了時(shí)間維度,也就是說(shuō),4D打印的產(chǎn)品是可以隨時(shí)間和外界刺激變化而改變的物體,這種性質(zhì)我們可以描述為“自組織”。
二、4D打印是3D打印的升華
4D打印是3D打印的升華,具體表現(xiàn)為產(chǎn)品形態(tài)的不同。3D打印只能按照預(yù)設(shè)的形狀打印,產(chǎn)品一旦成型,形態(tài)不能發(fā)生變化。而在4D打印時(shí)代,人們可以通過(guò)軟件設(shè)定模型和條件,產(chǎn)品會(huì)在設(shè)定的時(shí)間或條件下自動(dòng)變化為所需的形狀。4D打印產(chǎn)品的自我組裝特征是直接將設(shè)計(jì)內(nèi)置到物料當(dāng)中實(shí)現(xiàn)的,不需要連接任何復(fù)雜的機(jī)電設(shè)備,就能使得產(chǎn)品按照設(shè)計(jì)自動(dòng)折疊成相應(yīng)的形狀。
舉個(gè)日常生活中最司空見(jiàn)慣的例子:雖說(shuō)3D打印技術(shù)制造鍋碗瓢盆等廚房用品在技術(shù)上并無(wú)難度,但效果上與4D打印技術(shù)卻無(wú)法相提并論——應(yīng)用4D打印技術(shù)制造的這些物品可根據(jù)用戶炒菜量的大小自動(dòng)改變?nèi)莘e,這樣一來(lái),人們就再也不必為家里來(lái)了客人了而燉鍋太小而發(fā)愁了。
三、4D打印比3D打印具有更大的發(fā)展前景
4D打印的產(chǎn)品在成型后仍能在特定時(shí)間或特定條件下改變形狀和功能,具有“自組織”功能和動(dòng)態(tài)演變能力。顯然,4D打印將讓生產(chǎn)與生活更加智能,不僅能創(chuàng)造出產(chǎn)品,更能使產(chǎn)品根據(jù)環(huán)境變化和需要自行變化,無(wú)需人工組裝和修復(fù),大大降低了人力成本。
4D打印的發(fā)展前景十分廣闊,作為一項(xiàng)顛覆性技術(shù),它將創(chuàng)造出“可被編程的世界”將對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)生革命性影響。4D打印的制造者們只需下載產(chǎn)品設(shè)計(jì)程序,就可通過(guò)采集和編程制造出所需產(chǎn)品;4D打印所造成的工業(yè)排放幾乎可以忽略不計(jì),在真正意義上實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn),從而開辟制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的新途徑,并改變傳統(tǒng)的制造業(yè)模式。
四、4D打印的本質(zhì)是“智能制造”
作為傳統(tǒng)制造業(yè)的變革方向和新技術(shù)創(chuàng)業(yè)者的契機(jī),4D打印代表著“智能制造”的大勢(shì)所趨,具有十大獨(dú)特優(yōu)勢(shì):
(一)大幅降低制造成本
不論是當(dāng)前的制造技術(shù),還是“工業(yè)4.0”“中國(guó)制造2025”等國(guó)家戰(zhàn)略展望的新型制造技術(shù),在生產(chǎn)復(fù)雜或訂制化的產(chǎn)品時(shí),制造和組裝成本都是一個(gè)問(wèn)題。
而在4D打印技術(shù)支持下的產(chǎn)品制造,部件與產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度將變得不再重要,因?yàn)閷?duì)整體產(chǎn)品不同部件進(jìn)行的一體化打印以及產(chǎn)品的自組織特性,將讓組裝成本化整為零,最大幅度地降低產(chǎn)品的生產(chǎn)制造成本。
(二)個(gè)性化訂制成本不變
在當(dāng)前的制造技術(shù)與環(huán)境下,小批量訂制的成本仍然較高,而大批量個(gè)性化訂制的成本更是難以想象。
伴隨著4D打印技術(shù)的介入,訂制的成本將與傳統(tǒng)批量化制造的成本趨同,甚至更加低廉。因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)制造中被認(rèn)為是很復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和工藝,借助4D打印技術(shù)都將變得簡(jiǎn)單,成本不會(huì)因部件復(fù)雜程度的變化而波動(dòng)。
(三)消除人工組裝成本
4D打印的產(chǎn)品部件將不再需要廠商或用戶進(jìn)行組裝。廠商根據(jù)用戶的需要,將產(chǎn)品運(yùn)送到指定地點(diǎn)放置好后,用戶在需要時(shí)直接給予介質(zhì)觸發(fā),產(chǎn)品就會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)組裝,這就取代了當(dāng)前依賴人力進(jìn)行組裝搭建或拆解的方式,也消除了相應(yīng)的人工組裝成本。
(四)零庫(kù)存的生產(chǎn)方式
當(dāng)前的生產(chǎn)制造企業(yè)追求盡量降低產(chǎn)品的庫(kù)存,因?yàn)橐坏╀N售周轉(zhuǎn)放緩,將直接導(dǎo)致資金周轉(zhuǎn)率降低,進(jìn)而影響利潤(rùn)。
通過(guò)4D打印技術(shù)進(jìn)行的生產(chǎn)制造將有效緩解這個(gè)問(wèn)題。企業(yè)根據(jù)消費(fèi)者的想法隨時(shí)提供產(chǎn)品設(shè)計(jì)、打印制造服務(wù),做到“即買即造、即造即銷”,真正取代傳統(tǒng)的庫(kù)存銷售方式。
(五)放大創(chuàng)意空間
對(duì)于很多設(shè)計(jì)師而言,最痛苦的事莫過(guò)于創(chuàng)意很“豐滿”,制造現(xiàn)實(shí)卻很“骨感”。滿滿的創(chuàng)意受制于傳統(tǒng)加工制造技術(shù),往往無(wú)法完全體現(xiàn)在產(chǎn)品上。
在未來(lái)的4D打印時(shí)代,可以毫不夸張地說(shuō),但凡設(shè)計(jì)師能描繪出來(lái)的創(chuàng)意構(gòu)想,都能不折不扣地得到實(shí)現(xiàn),真正做到讓創(chuàng)意設(shè)計(jì)的價(jià)值獲得充分綻放。
(六)降低制造專業(yè)性
當(dāng)前的制造業(yè)不論是簡(jiǎn)單或復(fù)雜,都在一定程度上對(duì)生產(chǎn)工人的專業(yè)性和熟練性提出了要求,而技術(shù)的培養(yǎng)需要經(jīng)過(guò)多年的訓(xùn)練和沉淀,期間還存在所培養(yǎng)的技術(shù)人才流失的風(fēng)險(xiǎn)。
4D打印技術(shù)的應(yīng)用,大大降低了制造復(fù)雜部件對(duì)于專業(yè)技能的要求,將有效降低制造的專業(yè)門檻和人才的流失風(fēng)險(xiǎn)。
(七)有效簡(jiǎn)化制造環(huán)節(jié)
大部分產(chǎn)品是由多個(gè)零部件組裝而成的,而不同零部件需要不同的配套制造設(shè)備。對(duì)廠家來(lái)說(shuō),各式設(shè)備不僅占據(jù)了較大的場(chǎng)地空間,也讓制造成本水漲船高。
4D打印技術(shù)則全然不同,只需要一臺(tái)打印機(jī),即可使用不同材料、依照用戶設(shè)定直接打印不同的部件或整體產(chǎn)品,打印生成的部件還可以實(shí)現(xiàn)自行組裝。
(八)不良率將成為過(guò)去式
傳統(tǒng)制造企業(yè)最常規(guī)的生產(chǎn)制造考核指標(biāo)就是對(duì)不良產(chǎn)品生產(chǎn)率的控制。而在4D打印時(shí)代,不良率這個(gè)名詞將走向歷史的終結(jié),決定著產(chǎn)品能否滿足用戶需求的關(guān)鍵將被轉(zhuǎn)移至設(shè)計(jì)端。也就是說(shuō),未來(lái)決定產(chǎn)品是否合格的關(guān)鍵要素不再是制造,而是設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)師將成為制造業(yè)的靈魂。
(九)材料無(wú)限組合
當(dāng)今的制造技術(shù)要將不同原材料結(jié)合成一件產(chǎn)品是比較困難的,因?yàn)閭鹘y(tǒng)的制造機(jī)器在切割或成型過(guò)程中不能輕易地將多種原材料融合在一起。盡管多種材料的混合注塑技術(shù)在一些領(lǐng)域已經(jīng)有所應(yīng)用,但其成本與不良率都相對(duì)較高。
4D打印技術(shù)的出現(xiàn)將改變這一現(xiàn)狀。在4D打印的過(guò)程中,我們可以將多種不同材料通過(guò)同一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行混合打印,這也就意味著在不久的將來(lái),復(fù)雜如汽車的產(chǎn)品也將直接通過(guò)打印的方式被生產(chǎn)制造出來(lái)。
(十)批量一致性堪稱完美
盡管現(xiàn)代制造技術(shù)借助于模具在一定程度上保障了產(chǎn)品生產(chǎn)的一致性,但還是難以獲得批量一致性的百分百保障。
4D打印技術(shù)將讓產(chǎn)品的復(fù)制難題得到徹底解決。依托4D打印技術(shù),批量生產(chǎn)就如同復(fù)制數(shù)字文件般簡(jiǎn)單,而產(chǎn)品間的一致性程度也將如數(shù)字文件的拷貝一樣高。
這些優(yōu)勢(shì)并不是科幻,有相當(dāng)部分已經(jīng)在3D打印技術(shù)層面得到了實(shí)現(xiàn)。隨著4D打印技術(shù)的不斷成熟,我們?cè)谛碌墓I(yè)時(shí)代的制造方式、生活方式將被“打印”重新改寫。
有了3D打印,任何想象都可以被打印成現(xiàn)實(shí),而有了4D打印,我們的想法將被賦予更多的變化與可能。3D打印技術(shù)的發(fā)展必然會(huì)有利于4D打印技術(shù)的探索、應(yīng)用,其中包括對(duì)設(shè)計(jì)軟件的推動(dòng)。4D打印與3D打印最大的區(qū)別在于給設(shè)計(jì)師增加了更多的可能與挑戰(zhàn),如產(chǎn)品不同形態(tài)變化下的美感、功能,或產(chǎn)品最佳形態(tài)變化方式的預(yù)期等,這些將考驗(yàn)設(shè)計(jì)師的智慧,同時(shí)也將給設(shè)計(jì)學(xué)科帶來(lái)一些改變。
4D打印的“智能制造”是3D打印“個(gè)性化制造”的延續(xù)和升華。眾所周知,工業(yè)革命推動(dòng)了制造業(yè)的發(fā)展和騰飛。歷史已經(jīng)見(jiàn)證了三次工業(yè)革命,每一次都帶來(lái)了社會(huì)關(guān)系的重大變革,大大促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展,改變了工業(yè)布局,推動(dòng)了國(guó)際經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,促使世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)相互依存、聯(lián)系更加緊密。
4D打印將給人類社會(huì)帶來(lái)那些變化?會(huì)不會(huì)推動(dòng)第四次工業(yè)革命的到來(lái)?